56
Архитектура, дизайн и строительство
«Молодой учёный» . № 4 (346) . Январь 2021 г.
А Р Х И Т Е К Т У РА , Д И З А Й Н И С Т Р О И Т Е Л Ь С Т В О
Методы сейсмозащиты с применением специальных устройств Серикбайкызы Назым, студент магистратуры Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева (г. Алматы)
В статье рассмотрены современные методы сейсмозащиты. Простой подход к решению вопроса сейсмоизоляции — увеличение жёсткости и армирования конструкций можно использовать для большинства зданий простой конструктивной схемы, однако, применение специальных методов позволяет снизить стоимость строительства при сохранении высокой надёжности. Кроме того, для зданий сложной конструкции, уникальных и высотных бывает практически невозможно использовать традиционный подход. Необходимы новые действенные методы сейсмозащиты. Подобные решения предполагают изменение веса и жесткости, демпфирование системы в зависимости от её перемещений и скоростей. Таким образом, использование сейсмозащиты при верном конструировании способно существенно увеличить такие показатели как: надежность зданий, безопасность, финансовые характеристики сооружения. Ключевые слова: сейсмоизоляция, сейсмогашение, сейсмозащита, демпфирование, экономическая эффективность.
В
опрос защиты зданий и сооружений от сейсмического воздействия встал перед людьми со времени первых землетрясений в истории человечества и не утратил своей актуальности по сей день. Сегодня с развитием науки и техники, исследования в данном направлении являются особенно актуальными. Этот факт подчеркивают произошедшие в последнее время разрушительные землетрясения. Кроме того, в настоящее время происходит активное освоение сейсмически активных областей Дальнего Востока, Байкала, Краснодарского Края, Северного Кавказа [1, 2]. Поскольку сейсмические воздействия передаются на здание через его подземную часть, прежде всего, фундаменты, изоляция надземной части от подземной является самым естественным способом снижения сейсмических нагрузок на каркас. Такой способ защиты назван сейсмоизоляцией. Её применение позволяет уменьшить амплитуды колебаний системы и снизить инерционные сил в конструкциях надземной части здания. Более 1500 лет строители отделяли сооружение от его основания, используя в качестве промежуточного слоя в уровне верха фундаментов прокладки из мягких материалов. К примеру, в III–VII вв. многие крупные постройки Средней Азии создавались на песчаных подушках. В X–XVII веках применяли подушки из чистой глины с обязательным слоем камыша в нижней части стен. Однако, несовершенная технология и низкокачественные строительные материалы приводили к недолговечности данных мероприятий и изоляция со временем переставала выполнять свою функцию. В начале ХХ вв. произошла серия разрушительных землетрясений (Сан-Франциско, Токио). Это дало инженерам
и учёным вескую причину вновь вернуться к исследованиям защиты зданий от колебаний грунта, в том числе к вопросу изоляции подземной части зданий, способной сократить инерционные силы в надземных конструкциях. На сегодняшний день сейсмоизоляция остается важным и актуальным вопросом, об этом свидетельствует тот факт, что системы сейсмоизоляции включены в нормативную базу РФ (п. 6.17 СП 14.13330.2014). Однако, авторы не дают подробной классификации способов сейсмоизоляции, методов расчета и конструктивных решений, поэтому необходимо углубленное изучение данного вопроса по современным научным работам российских и зарубежных учёных. Увеличением жёсткости и прочности конструкций не всегда можно добиться требуемой сейсмостойкости сооружения. Необходимо знать и грамотно использовать различные методы сейсмозащиты. В них используются различные приемы снижения инерционных сил в системе: изменение массы и жёсткости отдельных конструкций или частей здания, демпфирование системы, создание инерционных масс, колеблющихся в противофазе с каркасом и т. п. Многие решения запатентованы еще во 2-й половине XX века, но добавляется и много новых эффективных мероприятий. В настоящее время существует более 100 действующих патентов конструктивных решений сейсмоизоляции зданий и сооружений. Повысить сейсмостойкость можно двумя способами: 1. традиционным — увеличением сечения конструкции; 2. специальным — снижением нагрузок за счет модификации динамической схемы работы здания или сооружения. Традиционные методы применимы для основной массы сооружений, расчётный аппарат очень хорошо развит, нако-
